package leetcode.backtrace;

import java.util.*;

/**
 * 22. 括号生成
 *
 * 生成指定对数的括号
 *
 */
public class GenerateParenthesis {


    public static void main(String[] args) {
        GenerateParenthesis solution = new GenerateParenthesis();
        List<String> List = solution.generateParenthesis(4);
        System.out.println(List);
    }


    /**
     * 动态规划
     *
     * 自己写的(存在问题), 貌似f(n) 和f(n-1)没有必然的联系
     *
     *
     * @param n 数字 n代表生成括号的对数
     * @return
     */
    public List<String> generateParenthesis0(int n) {
        List<String> resList = new ArrayList<>();
        if (n == 1) {
            resList.add("()");
            return resList;
        }
        List<String> strList = generateParenthesis(n - 1);
        for (String str : strList) {
            resList.add("(" + str + ")");
            String str1 = "()" + str;
            String str2 = str + "()";
            if (str1.equals(str2)) {
                resList.add(str1);
            } else {
                resList.add(str1);
                resList.add(str2);
            }
        }
        return resList;
    }


    /**
     * 正确的动态规划
     *
     * 使用 LinkedList 存储动态规划的结果, 下标就是对应的括号数量
     * 四重 for循环
     *
     * F(n)的结果需要使用到 F(0)...F(n-1)的所有结果
     *
     * @param n  括号的对数
     * @return
     */
    public List<String> generateParenthesis1(int n) {
        List<List<String>> res = new LinkedList<>();
        res.add(new LinkedList<>(Collections.singletonList("")));
        // n = 1时, 返回的结果只有一个字符串, 就是"()"
        res.add(new LinkedList<>(Collections.singletonList("()")));
        for (int i = 2; i <= n; i++) {
            // 指定括号对数的所有组合List
            List<String> tmp = new LinkedList<>();
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                List<String> strList1 = res.get(j);
                List<String> strList2 = res.get(i - 1 - j);
                // 依次遍历
                for (String s1 : strList1) {
                    for (String s2 : strList2) {
                        String str = "(" + s1 + ")" + s2;
                        tmp.add(str);
                    }
                }
            }
            res.add(tmp);
        }
        return res.get(n);
    }


    /**
     * 深度优先遍历实现 (递归回溯)
     *
     * 构造树形结构, 做减法
     *
     * @param n     括号的对数
     * @return
     */
    public List<String> generateParenthesis(int n) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        // 特判
        if (n == 0) {
            return res;
        }
        // 执行深度优先遍历，搜索可能的结果
        dfs("", n, n, res);
        return res;
    }

    /**
     * @param curStr 当前递归得到的结果
     * @param left   左括号还有几个可以使用
     * @param right  右括号还有几个可以使用
     * @param res    结果集
     */
    private void dfs(String curStr, int left, int right, List<String> res) {
        // 因为每一次尝试，都使用新的字符串变量，所以无需回溯
        // 在递归终止的时候，直接把它添加到结果集即可，注意与「力扣」第 46 题、第 39 题区分
        if (left == 0 && right == 0) {
            res.add(curStr);
            return;
        }

        // 剪枝（如图，左括号可以使用的个数严格大于右括号可以使用的个数，才剪枝，注意这个细节）
        if (left > right) {
            return;
        }

        if (left > 0) {
            dfs(curStr + "(", left - 1, right, res);
        }

        if (right > 0) {
            dfs(curStr + ")", left, right - 1, res);
        }
    }

}
